planificación de un experimento

Planificación de un experimento.La experimentación forma parte natural de la mayoría de las investigaciones científicas

Es fundamental conocer los factores que influyen realmente y estimar esta influencia.

Para conseguir esto es necesario experimentar, variar las condiciones que afectan a las unidades experimentales y observar la variable respuesta.

Del análisis y estudio de la información recogida se obtienen las conclusiones.

La forma tradicional se basaba en estudiar los factores uno a uno, esto es, variar los niveles de un factor permaneciendo fijos los demás. Hay grandes inconvenientes:

Es necesario un gran número de pruebas. Las conclusiones obtenidas en el estudio de cada factor tiene un campo de validez muy restringido. No es posible estudiar la existencia de interacción entre los factores.

Es inviable, en muchos casos, por problemas de tiempo o costo.

Las técnicas de diseño de experimentos se basan en estudiar simultáneamente los efectos de todos los factores de interés, son más eficaces y proporcionan mejores resultados con un menor costo.

Etapas

1• Definir los objetivos del experimento.

2

• Identificar todas las posibles fuentes de variación, incluyendo:   • factores tratamiento y sus niveles, • unidades experimentales, • factores nuisance (molestos): factores bloque,

factores ruido y covariables.

3• Elegir una regla de asignación de las unidades

experimentales a las condiciones de estudio (tratamientos).

4• Especificar las medidas con que se trabajará (la

respuesta), el procedimiento experimental y anticiparse a las posibles dificultades.

5• Ejecutar un experimento piloto.

6• Especificar el modelo.

7• Esquematizar los pasos del análisis.

8• Determinar el tamaño muestral.

9• Revisar las decisiones anteriores. Modificarlas si se

considera necesario.

Los pasos del listado anterior no son independientes y en un determinado momento puede ser necesario volver atrás y modificar decisiones tomadas en algún paso previo.

1. Definir los objetivos del experimento.

Se debe hacer una lista completa de las preguntas concretas a las que debe dar respuesta el experimento. Solamente cuestiones fundamentales ya que tratar de abordar problemas colaterales pueden complicar el experimento. Una vez elaborada la lista de objetivos, puede ser útil esquematizar las conclusiones en el posterior análisis de datos. Normalmente la lista de objetivos es refinada a medida que se van ejecutando las etapas del diseño de experimentos.

2. Identificar todas las posibles fuentes de variación.

Una fuente de variación es cualquier “cosa” que pueda generar variabilidad en la respuesta.

Es recomendable hacer una lista de todas las posibles fuentes de variación del problema

Distinguir aquellas que, a priori, generarán una mayor variabilidad.

Se distinguen dos tipos:

Factores tratamiento: son aquellas fuentes cuyo efecto sobre la respuesta es de particular interés para el experimentador. Factores “nuisance”: son aquellas fuentes que no son de interés directo pero que se contemplan en el diseño para reducir la variabilidad no planificada.

Veamos esto con detenimiento:

Factores y sus niveles. Se denomina factor tratamiento a cualquier variable de interés para el experimentador cuyo posible efecto sobre la respuesta se quiere estudiar.

Los niveles de un factor tratamiento son los tipos o grados específicos del factor que se tendrán en cuenta en la realización del experimento.

Los factores tratamiento pueden ser cualitativos o cuantitativos.

Ejemplos de factores cualitativos y sus niveles:

proveedor (diferentes proveedores de una materia prima), tipo de máquina (diferentes tipos o marcas de máquinas), trabajador (los trabajadores encargados de hacer una tarea), un aditivo químico (diferentes tipos de aditivos químicos), el sexo (Femenino, Masculino), Una técnica (un número determinado de técnicas cuyos resultados se quieren comparar).

Factores cuantitativos: droga (distintas cantidades de la droga), la temperatura (conjuntos de temperaturas seleccionadas en unos rangos de interés).Rendimiento en producción de una plantación (distinto niveles de fertilizantes)

Tener en cuenta que en el tratamiento matemático de los modelos de diseño de experimento los factores cuantitativos son tratados como cualitativos y sus niveles son elegidos equiespaciados o se codifican. Por lo general, un factor no suele tener más de cuatro niveles.

Cuando en un experimento se trabaja con más de un factor,  se denomina:

Tratamiento a cada una de las combinaciones de niveles de los distintos factores. Observación es una medida en las condiciones determinadas por uno de los tratamientos. Experimento factorial es el diseño de experimentos en que existen observaciones de todos los posibles tratamientos.

Unidades experimentales. Son el material donde

evaluar la variable respuesta y al que se le aplican los distintos niveles de los factores

tratamiento.

Ejemplos de unidades experimentales son:

en informática, ordenadores, páginas web, buscadores de

internet, en agricultura, parcelas de tierra,

en medicina, individuos humanos u animales,

en industria, lotes de material, trabajadores, máquinas.

Cuando un experimento se ejecuta sobre un período de tiempo de modo que las observaciones se recogen secuencialmente en instantes determinados, entonces los propios instantes de tiempo pueden considerarse unidades experimentales.

Es muy importante

que las unidades experimentales

sean representativas de la población sobre

la que se han fijado los objetivos del

estudio.

Por ejemplo, si se utilizan los campos ganaderos de una

Provincia como unidades

experimentales, las conclusiones del experimento no

son extrapolables a todos los campos

del país.